desmids2.jpg Fylogeneze a diverzita rostlin: 2. přednáška TSAR: Stramenopila (Heterokontophyta, Chromophyta, Ochrophyta) [USEMAP] Systém • • • Juráň dle Adl at al. 2012 Figure 1 Burki et al. 2020 Archaea Bacteria (Cyanobacteria) Chlorarachniophyta Dinophyta Chromophyta Oddělení Heterokontophyta (Chromophyta, Stramenopila) •Dva nestejně dlouhé bičíky: –Pleuronematický bičík (pohybový) –Akronematický bičík •Fotoautotrofní řasy •Chloroplasty se 4 membránami: –Chlorofyl a, c –Fukoxantin, vaucheriaxantin •Olej, polyfosfátová zrnka – volutin • • Obsah obrázku bílá Popis byl vytvořen automaticky TSAR Obsah obrázku text, bílá, různé, několik Popis byl vytvořen automaticky E:\Akvitana\príloha\druhy\2.jpg Třídy: •Bacillariophyceae •Synurophyceae •Chrysophyceae •Xanthophyceae •Phaeophyceae •Eustigmatophyceae Chrysophyceae – zlativky, chrysomonády •Bičíkovci – jednotlivě nebo v koloniích •Nahé buňky •Mixotrofní výživa – fotosyntéza, osmotrofie, fagotrofie •Dva nestejně dlouhé bičíky •Fotoreceptor - retinal •Stigma v prohlubni pod povrchem chloroplastu •4 mikrotubulární kořeny •Chlorofyly a + c, fukoxantin 5 Chrysophyceae – zlativky, chrysomonády •Bičíkovci – jednotlivě nebo v koloniích •Nahé buňky •Mixotrofní výživa – fotosyntéza, osmotrofie, fagotrofie •Dva nestejně dlouhé bičíky •Fotoreceptor - protein retinal •Stigma v prohlubni pod povrchem chloroplastu •4 mikrotubulární kořeny •Chlorofyly a + c, fukoxantin 6 Chrysophyceae- zlativky •Pulzující vakuoly (v hypotonickém prostředí) •Mukocysty, diskobolocysty •Lorika - celulóza, chitin, křemité šupiny •Stomatocysty: odpočívající stádia •Hologamie - pohlavní proces •Mixotrofie: i druhy s chloroplasty získávají z organické hmoty dusík a uhlík •Auxotrofie: závislost na příjmu vitamínů z okolí • [USEMAP] 7 Odd.: Heterokontophyta Třída: Chrysophyceae Řád: Chromulinales Dinobryon sp. http://www.mikroskopie.de/ http://home.arcor.de/gerd-a.guenther/pictures/dinobryon1.jpg Odd.: Heterokontophyta Třída: Chrysophyceae Řád: Hydrurales Hydrurus foetidus http://natural-history.main.jp/Tree_of_life/Eukaryote/Chromalveolata/Hydrurus_foetidus/12-06-25-000 8.jpg http://natural-history.main.jp/Tree_of_life/Eukaryote/Chromalveolata/Hydrurus_foetidus/12-06-25-000 1.jpg Synurophyceae •Povrch delšího bičíku - šupiny •Fotoreceptor na bázi bičíku (ztlustlina) •Kinetozomy jsou rovnoběžné, 2 mikrotubulární kořeny •Chlorofyl a, c, fukoxantin •Pulzující vakuoly v zadní části buňky •Fotoautotrofie •Jenom sladkovodní druhy •Oligotrofní vody •Křemité šupiny - taxonomie (SEM) •Vyhraněná autekologie druhů • [USEMAP] 10 Odd.: Heterokontophyta Třída: Synurophyceae Řád: Synurales Synura sp. Synura uvella http://pinkava.asu.edu http://protist.i.hosei.ac.jp/pdb/images/Heterokontophyta/Synura/sp_1d.jpg http://protist.i.hosei.ac.jp Mallomonas sp. • http://nostoca.com/dev/wp-content/gallery/chrysophyta/mallomonas-caudata-1.jpg 12 • E:\Akvitana\príloha\druhy\2.jpg E:\Akvitana\príloha\druhy\3.jpg http://chrysophytes.eu/ orig. Jana Faturová Mallomonas sp. Xanthophyceae •Monadoidní až sifonální organizační stupeň •Terčovité chloroplasty •Chlorofyly a, c1, c2, Xantofyly (chybí fukoxantin) •Nahé pyrenoidy •Zásobní látka olej •Dvoudílná buněčná stěna •Heterokontní •Nepohlavní rozmnožování - zoospory, synzoospory, aplanospory •Vývojový paralelizmus • • [USEMAP] 14 Tribonema sp. • https://microbewiki.kenyon.edu/images/3/3a/Tribonema.gif http://protist.i.hosei.ac.jp/pdb/Images/Heterokontophyta/Tribonema/sp_03.jpg http://protist.i.hosei.ac.jp 15 Heterococcus sp. • http://ccala.butbn.cas.cz/sites/default/files/styles/ccala_big/public/ccala_collection/14104/135292 0362-878.jpg http://ccala.butbn.cas.cz 16 Vaucheria sp. • http://fmp.conncoll.edu/Silicasecchidisk/Pics/Other%20Algae/Other_jpegs/Vaucheria_Key252.jpg http://fmp.conncoll.edu http://cfb.unh.edu/phycokey/Choices/Tribophyceae/VAUCHERIA/Vaucheria_06_600x572.jpg 17 Phaeophyceae •Hnědé řasy (chaluhy) •Mořská makrofyta •Sladkovodní rody Lithoderma, Bodanella •Stichoblast – stélka (fyloidy, kauloid, rhizoidy) •Diferencovaná pletiva (krycí, asimilační a mechanické) •Plynové měchýřky •Chlorofyly a, c1,c2,c3 •Fukoxantin, violaxantin •Nahý pyrenoid •Laminaran, manitol, olej •Fysody (vakuoly obsahující baktericidní fenol fukosan) • • [USEMAP] 18 Rodozměna •Izomorfická rodozměna: gametofyt a sporofyt nejsou morfologicky odlišné, u primitivnějších skupin – např. řád Ectocarpales •Heteromorfická rodozměna: gametofyt omezen, řád Laminariales • •U řádu Fucales není gametofyt vyvinut, haploidní jsou pouze gamety • • 19 Rodozměna •Izomorfická rodozměna: na haploidním gametofytu vznikají gametangia- gamety- kopulací vzniká planozygota- z ní vyklíčí diploidní sporofyt- na něm vyrostou sporangia- zoospory- ze zoospor vznikají nové gametofyty • • •Heteromorfická rodozměna: na fyloidu se vytvoří spory- z nich vyklíčí gametofyt (mikroskopický)- gametangia- gamety (spermatozoidy a oogonia)- zygota- sporofyt • • 20 • 21 Výsledek obrázku pro rodozměna chaluh Sporofyt Gametofyt Heteromorfická rodozměna: na fyloidu se vytvoří spory- z nich vyklíčí gametofyt (mikroskopický)- gametangia- gamety (spermatozoidy a oogonia)- zygota- sporofyt Rodozměna •U řádu Fucales: gametofyt jako samostatná rostlina chybí • •Vegetativní stélka: diploidní sporofyt- tvorba receptakulí- uvnitř vlastní gametangia- konceptakula • •Oogamie: • gametangia uvnitř konceptakulí: anteridia, oogonia • gametangia produkují gamety- splynutím gamet vzniká zygota • ze zygoty vyroste diploidní sporofyt- v něm vznikají tetraspory • spory vyklíčí v gametofyt • 22 Laminaria sp. JPEG http://www.solpugid.com/cabiota/Laminariasinclairii1.jpg http://www.solpugid.com/cabiota/Laminariasinclairii2.jpg http://www.solpugid.com 23 Fucus vesiculosus http://img.21food.com/simg/product/2011/2/24/monteloeder-19200580.jpg http://www.aphotomarine.com/images/seaweed/brown_seaweed_bladder_wrack_fucus_vesiculosus_12-07-10_1 .jpg http://www.aphotomarine.com 24 Sargassum sp. Pelagic brown algae, genus Sargassum http://oceanexplorer.noaa.gov 25 Bacillariophyceae - Rozsivky Nejbližší příbuzní •Bolidophyta •Jednobuněční bičíkovci •Mořský pikoplankton •Objeveny až r. 1990 • Bolidomonas sp. 27 Figure 1 Obecná charakteristika •Jednobuněčné •Převážně vodní •Žijící jednotlivě či v koloniích •Dvoudílná křemitá frustula •Diatotepin •Vychytávání kyseliny křemičité z prostředí, ukládání v SDV •Polymer SiO2 •Hnědé chloroplasty •Chlorofyly a, c1,c2,c3 •Xanthofyly - fukoxantin, diatoxantin, diadinoxantin •Volutin, chrysolaminaran, olej (vznik ropy) •Diktyozomy –produkce slizu a polysacharidů •Pleuronematický bičík - gamety •Auxospora – zygota •Otevřená mitóza •Diplontní životní cyklus •Klidová stádia •Diatomit (křemelina) • • • • • 28 Morfologie •Schránka- frustula •Epithéka •Hypothéka •Valva •Pleura •Raphe •Striae •Centrální nodulus •Radiálně souměrné – Centrické •Dvoustraně souměrné – Penátní • • • C:\Users\bara\Desktop\Diatomees_cle0185cd-a3e20.jpg Ss Epithéka (valva) striae pleura raphe hypothéka 29 + Rozmnožování • • C:\Users\bara\Desktop\diatom_cycle.jpg 30 Nepohlavní rozmnožování • •Výrazně častější •Rozdělení mateřské buňky na dvě poloviny •Každá dceřiná buňka získá polovinu schránky •Zděděná polovina představuje vždy novou EPITHÉKU •Aktivní dotvoření druhé poloviny schránky •Zmenšování rozměru schránek • pohlavní rozmnožování 31 Pohlavní rozmnožování – penátní rozsivky •Meiotický vznik dvou haploidních gamet •Izogamie (stejné gamety) •Anizogamie (rozdílná velikost gamet) •Gamety bez bičíků, pohyb améboidním způsobem •Splynutí protoplastů (konjugace) •Auxospora (velká kulovitá buňka, podélné prodlužování) •Uvnitř auxospory dochází k mitóze- vznikne diploidní iniciální buňka •Vytvoření frustuly (auxospora kryta pouze polysacharidy) • • • 32 Pohlavní rozmnožování – centrické rozsivky •Oogamie •Z jedné buňky vznikne oogonium, v něm oosféra •Z druhé antheridium se 4 spermatozoidy •Spermatozoidy mají bičík! •Dále proces podobný jako u penátních rozsivek •Auxospora a iniciální buňka vždy nápadně větší než vegetativní buňky • • 33 Vynález mikroskopu • • • • • kolem roku 1590, holandský brusič čoček a výrobce brýlí Zacharias Jansen • Velké zdokonalení Anthony Van Leeuwenhoek (1632-1723), holandský obchodník s látkami • https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQODKpAj4CbAqxUK7QXU4A6TPlHKtu6IaaMfSb-E1dv_UX tafcB https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRNY60ZOsKWzjtKS7sxhc1T2feI9L9WnM7KRZ9iaZV9DSf XiAbB 34 Systém • 1. Centrické rozsivky – valvární pohled je kruh Např. Coscinodiscus, Cyclotella, Aulacoseira, Melosira • 2. Penátní rozsivky – podlouhlé, eliptické nebo kopinaté, dvoustranně souměrné 2a. rozsivky bez raphe (Tabellaria, Diatoma, Asterionella, Fragilaria, Synedra ) 2b. rozsivky s jedním raphe po celé délce jedné schránky (Achnanthes, Diploneis) 2c. rozsivky se dvěma velmi krátkými raphe na konci schránky (Eunotiales) 2d. rozsivky se dvěma raphe (Navicula, Pinnularia, Cymbella, Gyrosigma, Gomphonema) 2e. rozsivky s raphe ve zvláštních kanálcích (Nitzschia, Surirella) 35 Rozsivky bez raphe •Valvy dvoustraně souměrné •Nemají raphe (postrádají aktivní pohyb) •Občas mají rimoportuly (diagnostický znak) • C:\Users\bara\Desktop\cox_tabflo_1.jpg Staurosira construens var. venter Tabellaria sp. C:\Users\bara\Desktop\Staurosira_construens_var_venter_IH042875_ID_2001_3_18_493-139x497.jpg 36 C:\Users\Bara\Downloads\03_Meridion (1).tif C:\Users\Bara\Downloads\04_Diatoma.tif C:\Users\Bara\Downloads\02_Tabellaria.tif Rozsivky s raphe na jedné valvě • Redukce raphe na jedné valvě, vyplněno křemíkem (pseudoraphe) • Odlišná striace na valvě s raphe a bez raphe • Bilaterálně symetrické • • Řád Achnanthales • Achnanthes • Cocconeis • Psammothidium • Planothidium • Karayevia • Lemnicola • Achnanthidium • Eucocconeis http://westerndiatoms.colorado.edu/images/glossary_images/P_curtissimum_rapheless_1.jpg Psammothidium curtissimum heterovalvární http://t1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQtdEiV-17pc4hfgaW0v_7_zAnQM5djUJy4-cDfR0hrt53L42ba Achnanthes coarctata 37 C:\Users\Bara\Downloads\16_Eucocconeis.tif C:\Users\Bara\Downloads\15_Achnanthes.tif Rozsivky s raphe na obou valvách •Valvy bilaterálně symetrické •Raphe vyvinuto na obou valvách •Buňky mohou být velmi pohyblivé •Tato skupina má největší diverzitu mezi sladkovodními rozsivkami • https://encrypted-tbn3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQ4eUMyU7FU7aCzE9pqfMe8kLXf52W9WayNeVPWuxkcie_ Yfa6b Navicula lanceolata 38 C:\Users\bara\Desktop\38_Caloneis.jpg C:\Users\bara\Desktop\39_Pinnularia.jpg C:\Users\bara\Desktop\40_Stauroneis.jpg Rody vzniklé z rodu Navicula •Craticula Cosmioneis •Sellaphora Microcostatus •Luticola Diadesmis •Geissleria Fistulifera •Hippodonta Adlafia •Fallacia Mayamaea •Chamaepinnularia Kobayasiella •Muelleria Placoneis •Cavinula Aneumastus •Decussata • https://encrypted-tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSCiRuS1dw7eLttpUiW6ZcjU6cvswyF2-CK2NtPLwv1gG5 G_Xwn 39 Rozsivky s kanálkovou raphe •Rhopalodiales •Bacillariales •Surirellales •Kanálková raphe: štěrbina, pod níž probíhá trubice překlenutá křemitými můstky (fibuly). Trubice je spojena s vnitřním prostorem buňky otvory (portuly). Kanálková raphe bývá uložena blízko okraje valvy. • C:\Users\bara\Desktop\Nitzschia_kurzeana_SEM-0x350.jpg https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRJ-Y311Y0IuJ8s8qQXtyB3z9EOlob6Lu_wPqm85tuugmo -JMuS https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSTxgnj2geP-IFx3zi0j6o4tA25x68fsC5Jgfps7VNBWDk ZyjnS 40 Eunotiales •Raphe velmi redukované, nízká motilita •Raphe na boku •Na valvách mohou být rimoportuly •Malá skupina, acidobionti –Eunotia –Actinella –Semiorbis –Peronia • http://westerndiatoms.colorado.edu/images/sized/images/genus_representative_images/Eunotia_iconic_1 -150x150.jpg https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQuQHN_aK_oCsYz9vnXibmuSuGvt-nnKtORjHQscl0Iild Tg1DR Eunotia fallax 41 Cymbelloidní rozsivky •Asymetrické k apikální ose •Amphora •Cymbella •Cymbopleura •Encyonema •Encyonopsis •Reimeria https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTh6m6XYK3mgatO2U58_kVmo_Kf8pVIpUI5pGdGr8rYU9i p8RQu Amphora veneta https://encrypted-tbn3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQ_oTKigZsxoPAVhzIZMOn-J0Ddg_DxqdVUl4TkuBExIM0 WqeHa Cymbella lanceolata 42 C:\Users\bara\Desktop\35_Cymbopleura.jpg C:\Users\bara\Desktop\34_Cymbella (1).jpg C:\Users\bara\Desktop\32_Encyonema (1).jpg C:\Users\bara\Desktop\28_Amphora.jpg C:\Users\bara\Desktop\29_Halamphora.jpg Gomphoidní rozsivky- asymetrické •Valvy jsou asymetrické k transapikální ose, symetrické k apikální ose •Tvar frustuly klavátní (heteropolární) •Z pleurálního pohledu klínovitý tvar •Výrazné koncové pole (tvorba stopek) •Různé ekologické nároky druhů • http://westerndiatoms.colorado.edu/images/sized/images/genus_representative_images/Gomphonema_iconi c-150x150.jpg http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSzMoAYb9TIyp8GCsFrmUP1RrTh46pLhnFKLvC4X8BCRw6LYJJy Gomphonema acuminatum 43 C:\Users\bara\Desktop\27_Gomphonema.jpg C:\Users\bara\Desktop\25_Didymosphenia.jpg C:\Users\bara\Desktop\24_Rhoicosphenia.jpg C:\Users\bara\Desktop\26_Gomphoneis.jpg Didymosphenia • http://www.sciencelearn.org.nz/var/sciencelearn/storage/images/science-stories/resource-management/ sci-media/images/didymo/84150-2-eng-NZ/Didymo_full_size_landscape.jpg http://media.wiley.com/mrw_images/els/articles/a0000315/image_n/nfg005.gif http://www.nwcouncil.org/blog/wp-content/uploads/2011/01/didymo1.jpg 45 Didymosphenia • http://www.bullseyegraphicdesign.com/Didymo%20Poster%20Revised%206-8-09.jpg 46 Centrické rozsivky •Valvy s radiální symetrií (většinou) •Frustuly bez raphe, buňky se aktivně nepohybují •Frustuly mohou mít fultoportuly a rimoportuly •Pohlavní rozmnožování je oogamie https://encrypted-tbn3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSfNl_Z7ZZ6TlvQCiOH21tFfEZEJQ6q2uh2feD9L-zGyhs _g-WbWg Cyclotella meneghiniana http://nivalis.jp/kibun/microscope/gallery/puncticulata/puncticulata_praetermissa.jpg Puncticulata praetermissa 47 Melosira •Pleura hodně prodloužená •Tvoří kolonie, téměř vždy je najdeme v pleurálním pohledu •Bez ornamentace •Bez trnů • Melosira varians http://westerndiatoms.colorado.edu/images/sized/images/genus_representative_images/Melosira_iconic- 150x150.jpg http://craticula.ncl.ac.uk/EADiatomKey/images/uk000156.jpg http://www.diatomloir.eu/Diatodouces/Chlordeux/Melosira%20varians.jpg 48 Ekologie • •Jedna z hlavních akvatických fotosyntetických skupin •Důležitá součást globální primární produkce •Mořské i sladkovodní (centrické-převážně mořské, ve sladkých vodách planktonní, penátní často sladkovodní a přisedlé) •Plankton •Bentos •Perifyton •Mohou žít epizoicky (velryby) i endozoicky (dírkonoši) •Jarní a podzimní vrchol ve sladkých vodách •Ekologické nároky mnohdy druhově specifické (biomonitoring) •Pevnost schránky- zachování v sedimentech • • 49 Mořský fytoplankton Ekologie •Vodní květ (sinice) x vegetační zákal (zlativky, rozsivky) • •Bentos •Rozsivky jsou nejčastěji přichyceny k substrátu pomocí slizu •Způsoby přichycení k substrátu: •Celou plochou: Cocconeis •Jedním koncem: Fragilaria •Slizové stopky: Gomphonema •Slizové trubice: Encyonema • • 51 C:\Users\bara\Desktop\36_Mastogloia.jpg Význam rozsivek • • •Biomonitoring •Biopaliva •Forenzní diatomologie •Testování optických mikroskopů •Diatomit •Výzkum klimatických změn •Paleoekologické rekonstrukce •Detektory těžkých kovů a radiace • •Podílí se min. 20% na veškerém objemu C fixovaného během fotosyntézy (více než deštné pralesy) • • • • •Rozsivkám vděčíme za náš každý pátý vdech… • • C:\Users\bara\Desktop\1-s2_0-S0048969709006275-gr5.jpg 52 People Amazon Forests Are the Earths Lungs! 1!! Diatoms Am Lajoke to You? *Angry Diatoms Noise* | Amazon Meme on ME.ME Praktické využití • •Paleolimnologie: zjišťování subrecentní flóry, vývoje eutrofizace, acidifikace, globálního oteplování • •Křemelina (diatomit): tepelně izolační materiál, filtrace, absorpční materiál, plnidlo • •Diatomit + nitroglycerin= dynamit • •Potravinářský průmysl: zdroj betakarotenu • •Farmaceutický průmysl: prášek proti střevním parazitům • •Nanotechnologie http://www.tucnacivnalevu.estranky.cz/img/mid/2/tucnak-dynamit.jpg 53 Diatom Powder - 100% Natural Parasite Control - SPR Centre UK Trade Site Rozsivky jako bioindikátory • velmi krátký generační čas- vysoká frekvence dělení • schopny indikovat změny prostředí v krátkém čase • •Rozsivky jsou schopné indikovat: • •organické znečištění •acidifikaci •trofii toku •přítomnost těžkých kovů •případně radiaci •klimatické změny v paleoekologických studiích • 54 Bioindikátory •Kyselé vody, pH, dystrofie: Eunotia, Pinnularia •Acidifikace: Eunotia •Oligotrofie: Aulacoseira •Mezotrofie: Asterionella •Eutrofie: Stephanodiscus • • 55 Biologické hodnocení kvality vody • Proč rozsivky: •citlivě reagují na změny jednotlivých faktorů •levné •ve vodním prostředí hojně zastoupené- dominantní složka fytobentosu •význam v potravním řetězci •jednoduché metody vzorkování •vyhodnocení přesné •uchování díky trvalým preparátům – archivace, případná kontrola • • 56 Rozsivky v sedimentech •Schopny spolehlivě indikovat vlastnosti prostředí •Výborné zachování •Důležité srovnání s recentními daty • •Rekonstrukce fyzikálních parametrů prostředí: výška hladiny vody, světelné podmínky, teplota a cirkulace vody • •Chemické parametry: chemismus vody, množství živin (především N a P), koncentrace uhlíku, pH, konduktivita a salinita 57 Paleolimnologie na Svalbardu • • D:\AA prezentace rozsivky skola\Svalbard 2013 (02).jpg 58 Retrospektivní metody na Svalbardu •Klima se mění •Změna bude mít/má dopad na lidstvo •Arktida/Antarktida – nedotčeny tolik lidskou činností •Jednoduché ekosystémy, krátké potravní řetězce •Pokud se klima mění zde to bude vidět nejdříve • 59 Paleolimnologie na Svalbardu • • D:\AA prezentace rozsivky skola\Svalbard 2013 (23).jpg 60 D:\AA prezentace rozsivky skola\Svalbard 2013 (62).jpg D:\AA prezentace rozsivky skola\Svalbard 2013 (61).jpg D:\AA prezentace rozsivky skola\Svalbard 2013 (42).jpg D:\AA prezentace rozsivky skola\Svalbard 2013 (64).jpg 61 D:\AA prezentace rozsivky skola\Svalbard 2013 (63).jpg 62 D:\AA prezentace rozsivky skola\Svalbard 2013 (46).jpg 63 Eustigmatophyceae •Drobná skupina půdních řas •Pouze chlorofyl a, violaxantin •Dříve součástí Xantophyceae •Chloroplast má 4 membrány •Tylakoidy srostlé po třech •Velké stigma uložené v cytoplazmě •Pohlavní rozmnožování dosud nepozorováno • • • • 67 68 Výsledek obrázku pro Eustigmatos botany.natur.cuni.cz Eustigmatos sp. Chlorobotrys regularis Související obrázek Chlorobotrys regularis Děkuji za pozornost! • http://img1.etsystatic.com/000/0/5593202/il_fullxfull.89729777.jpg 69